脂肪酶替代雙乙酰酒石酸單雙甘油酯對壓面面團流變學和面包烘焙特性的影響

王家寶 黃美鳳 楊 笛 蘇子良 余 寒 何虹燕 何 松

(廣東廣益科技實業有限公司，廣東 東莞 523075)

烘焙食品是世界上的主流食品，面包是消費率最高的烘焙產品之一[1]。中國北方面粉蛋白質含量低造成面團攪打難成膜以及面包品質較差，因此在面包生產中常添加面團增強劑。雙乙酰酒石酸單雙甘油酯(DATEM)是常用的面團增強劑，可強化面團中面筋蛋白[2]，提高面包質量[3]；改善混合耐受性、氣體保留性和面團抗塌陷性；增加面包體積，并生產具有彈性質構、結構更加細膩的面包[4]。但DATEM也存在容易結塊且其具有不良氣味的缺點。

酶制劑是具有清潔標簽的生物制劑，與最終面包中殘留的乳化劑和化學試劑相比，其在烘烤過程中變性滅活。小麥粉中含有2%～3%的脂類物質，雖然含量較低，但是影響烘焙加工過程的重要因素[5]。脂肪酶水解面粉脂質和烘焙油脂中的甘油三酯產生的甘油二酯和甘油一酯具有乳化作用[6]。張巒[7]16-23應用基因工程獲得的新型重組華根霉脂肪酶制作面包，發現能增加面團穩定時間和增強面團熱穩定性，改善面包的烘焙品質。李珍妮[8]聯用脂肪酶和轉谷氨酰胺酶能夠改善冷凍面團的超微結構，增強面團乳化活性和穩定性。Gerits等[9]研究發現，脂肪酶還可以保持新鮮度、延緩老化，延長貨架期。

近年市場上興起用壓面工藝將筋力較弱的面粉制成面包，但存在醒發和烘烤膨脹性不足問題。同時，烘焙工業期望應用酶制劑替代傳統使用的增筋改良劑如DATEM。雖然，關于DATEM應用于面包制作的研究常見諸報道，但是其報道的添加量往往高于面包烘焙工業生產實際需求，如張巒[7]33在甜面團中DATEM添加量為0.5%，添加量過高會造成成本壓力。烘焙工業配方中面團乳化劑添加量一般低于0.5%甚至0.1%。在工業合理添加量前提下，引入脂肪酶與DATEM，尤其結合工業化壓面工藝生產面包的對比研究具有實際應用價值。烘焙工業亦需要脂肪酶對DATEM的替代可行性研究信息。試驗擬以脂肪酶和DATEM作為對比改良劑添加到壓面面團中，分析其面團流變學和面包烘焙特性，為深度開發安全健康的現代烘焙食品加工工業化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 試驗原料

高筋小麥粉：中糧面業有限公司；

白砂糖：廣西農墾糖業集團股份有限公司；

食鹽：市售；

即發干性干酵母：樂斯福管理(上海)有限公司；

金味奶酥油：益海嘉里糧油公司；

復配防腐劑：廣益科技實業有限公司；

脂肪酶：酶活8 000 U/g，綠微康生物科技有限公司；

DATEM：巴斯夫(中國)有限公司。

1.1.2 主要設備

攪拌機：SM2-25型，新麥機械(無錫)有限公司；

醒發箱：SPC-40FP型，新麥機械(無錫)有限公司；

烤爐：SM2-523型，新麥機械(無錫)有限公司；

切片機：SM-302N型，廣州新麥機械設備有限公司；

全自動連續壓面機：YJ型，陽政精機(無錫)有限公司；

包裝機：LF1080B型，浙江鼎業機械設備有限公司；

掃描儀：MX-M350U型，夏普商貿(中國)有限公司；

粉質儀：Farinograph E型，德國Brabender公司；

質構儀：EZ-SX100N型，日本島津公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 制作配方 面包配方如表1所示。其中每組的基礎配料相同，分別是小麥粉1 000 g，水520 g，干酵母15 g，白砂糖180 g，鹽10 g，黃油100 g。

1.2.2 制作工藝 將原料(除黃油和鹽)投入攪拌缸，慢速混合3 min，再快速3 min，形成少量面筋。接著抹上黃油，放入鹽，慢速混合3 min，再快速攪拌1 min至面筋完全擴展。再使用壓面整形機進行壓面，將面團松弛5 min后分割成50 g/個，揉圓。繼續松弛20 min，排氣成型。放入醒發箱中發酵2 h，烘焙(上火溫度190 ℃，下火溫度170 ℃)13 min，脫模冷卻2 h后進行充氮氣包裝處理。

表1 DATEM和脂肪酶添加方案

1.2.3 面粉粉質特性測定 參照童大鵬[10]的方法，將不同添加量的脂肪酶或DATEM添加到面粉中并均勻混合。準確稱取一定量的上述混合粉到布拉班德粉質儀面缽中，混揉2 min后加入適量的水使面團的最大稠度接近于500 FE。

1.2.4 發酵流變特性分析 參照李先玉[11]的方法，將50 g 形狀一致的球形光滑面團置于裝滿水的水盆中開始計時，記錄面團上浮的時間。

1.2.5 比容測定 采用油菜籽替換法。取在室溫下冷卻1 h后的面包，按式(1)計算面包比容，試驗均重復3次。

(1)

式中：

SV——面包比容，mL/g；

V——面包體積，mL；

m——面包質量，g。

1.2.6 挺立度測定 以面包中心最大高度與底部最長直徑的比值為挺立度。

1.2.7 質構分析 參照張可欣等[12]的方法修改如下：將面包用切片機切成厚度為12 mm薄片，取中心兩片面包進行測定。使用P/36探頭，對面包進行連續2次壓縮測試。測前速度1.0 mm/s，測試速度3.0 mm/s，測后速度1.0 mm/s，壓縮程度40%，測定面包硬度、彈性等。

1.2.8 面包截面結構分析 用掃描儀掃描面包切片，取切片中心3.5 cm×3.5 cm大小，用Image J軟件對獲得的掃描圖進行分析。首先將真彩圖轉化為256階灰度圖(8-bit)，然后通過閾值轉化法將灰度圖處理為二值圖。對圖像進行氣孔表面積分率(AF)和分形維數(FD)分析[13]。圖像的分形維數使用Image J軟件的盒維數法得出。盒維數法原理是通過對分析圖像所占據的一定大小盒子數目Nb和相應盒子的邊長Lb作對數—對數線性回歸曲線，其負斜率則是分形維數[14]。

1.2.9 面包感官評定 參照王家寶等[15]的方法修改如下：采用9分喜好評分法對面包進行喜好度評價，挑選10位經過培訓的、年齡介于20～35周歲的感官評定人員，男女比例3∶2。為了確保其準確性，每片面包都標有3位數字的隨機數。針對面包外觀、濕潤度、風味、柔軟度和總體可接受度進行評分。每項感官評定評分設定為1～9分，1分=非常不喜好；5分=既不喜歡也不討厭；9分=非常喜歡。

1.2.10 數據統計分析 采用SPSS 16.0 數據分析軟件進行顯著性分析，顯著差異水平取P<0.05。采用Origin 8.5和Excel 2016 進行數據分析繪制，以及使用Image J進行圖像處理。

2 結果與分析

2.1 脂肪酶和DATEM對粉質特性的影響

粉質曲線是面團稠度隨攪拌時間而變化的曲線，能反映面團形成過程的流變學特性。表2結果表明，添加脂肪酶和DATEM后，面粉吸水率變化不大。形成時間、穩定時間越長，弱化度越小，則表示該改良劑越能改善面團特性。添加脂肪酶后面團形成時間和穩定時間基本接近，與張巒[7]16-19研究發現脂肪酶提高形成時間和穩定時間的結果不一致。這可能是因為試驗中脂肪酶添加量較低，在混揉過程中脂肪酶并未發揮最佳活性。研究[16]認為，脂肪酶可促進極性脂質與面團水相中的可溶性表面活性蛋白一起形成薄膜，該薄膜在發酵過程中具有穩定面筋蛋白的作用，說明脂肪酶對面筋蛋白的穩定作用在醒發過程更明顯。由表2還可以看出，添加DATEM使得弱化度減小，與DATEM和谷蛋白相互作用有關，通過氫鍵與谷氨酰胺結合促進面團中谷蛋白的聚集，強化面團面筋蛋白[2]。

2.2 脂肪酶和DATEM對面團發酵流變特性的影響

面團在水中的上浮時間可反映持氣穩定性，上浮時間越短，則表示面團持氣越多，面團發酵體積越大。可見添加脂肪酶和DATEM后，面團的持氣性能得以提高，這是因為其發揮了乳化作用，保持了酵母產氣形成的氣泡穩定性。Sara等[17]研究發現脂肪酶可促進脂肪水解成層狀相，層狀液晶油脂是固態油脂在與水、表面活性劑共存時形成的中間態，包含雙層表面活性劑，進而產生穩定的單分子層結構。氣泡的穩定性與氣泡外層的油脂晶型有關[13]，穩定的油脂晶型有助于氣泡保持穩定，促進后續面團入爐膨脹性。

表2 脂肪酶和DATEM對面團流變特性的影響

2.3 脂肪酶和DATEM對面包烘焙特性的影響

由表3可知，添加DATEM可使得面包比容和挺立度增大。張巒[7]33-37在面包制作中添加0.5% DATEM 使其比容顯著增加。添加DATEM導致層狀面筋網絡的形成，這些相互作用產生強大的蛋白質網絡[18]。因此，添加DATEM的面團在烘焙后比容增大。

添加脂肪酶的L5組和L10組面包比容均比CK組顯著增大(P<0.05)，較CK組分別增加了2.9%，6.7%，與Keskin等[19]的研究相似。脂肪酶能夠分解甘油三酯成甘油一酯和甘油二酯，兩者均有乳化作用從而增大面包的比容[20]。研究[13]發現烘焙產品的比容與氣泡穩定性有關。面團本質上是復雜的半固體泡沫，而氣泡是分散在連續液體相中[21]。極性脂質使氣泡穩定，而非極性脂質使氣泡不穩定，從而分別正面、負面影響比容和面包孔徑，脂肪酶可將非極性脂質水解成更極性脂質，而極性脂質促進形成穩定的界面脂質層從而保護氣泡[9]。

氣孔面積分率(AF)越大，說明體系的持氣能力和穩定性越好[13]。引入脂肪酶和DATEM可提高面包的AF值，尤其脂肪酶L10組更為顯著。脂肪酶可能同時具有甘油三酯酶、磷脂酶以及糖脂酶的組合活性，表現為磷脂酶活性時能夠作用于面粉磷脂，產生與DATEM結構類似的溶血磷脂，從而起到乳化作用[7]27。脂肪酶的乳化作用改善了面團穩定性，面團中的氣泡得以在醒發和烘焙過程中擴展，有助于組織更加蓬松，也與比容增大的結果相印證。

面包的組織和氣孔結構影響口感，組織松散、氣孔不均會造成結構粗糙。過去對烘焙產品粗糙度更多是憑主觀感受評價，試驗采用數學分形理論對氣孔粗糙度進行分析[14]。平面圖像的分形維數介于1～2，分形維數越大，則表示氣孔形狀越復雜，氣孔變形程度越大，表征氣孔的粗糙程度。表3結果表明，添加脂肪酶和DATEM，面包氣孔分形維數減小，說明氣孔變得光滑，可能是因為熱定型前的面團氣泡在脂肪酶和DATEM的乳化作用下變得穩定，不易發生聚結。

表3 脂肪酶和DATEM對面包烘焙特性的影響?

2.4 脂肪酶和DATEM對面包質構的影響

面包的硬度越低說明面包口感越軟。表4表明，添加脂肪酶和DATEM都可減小面包硬度。而脂肪酶添加量從0.005 g/kg面粉到0.010 g/kg面粉后，硬度進一步減小，可能是因為脂肪酶作用產生極性脂質，從而提高面團穩定性，保持面包柔軟[21]。另一原因是面包的柔軟度與比容有關，良好的乳化性能增強面團氣泡穩定性從而烘焙后比容增大，導致更松軟的質構特性。

表4 脂肪酶和DATEM對面包質構的影響?

咀嚼性與面包品質呈負相關，添加脂肪酶可減小面包咀嚼性。而回復性、內聚性與面包品質呈正相關[22]，但各組的回復性、內聚性方面沒有顯著性區別。總體而言，脂肪酶和DATEM對面包質構品質具有改善作用，L10組比DA組的硬度和咀嚼性更小，說明一定量的脂肪酶能達到比DATEM更佳的質構改良效果。

2.5 脂肪酶和DATEM對面包老化的影響

各組面包貯藏過程中硬度變化如圖1所示。面包的硬度變化程度可以反映其老化速度。結果表明，貯藏7 d后，從CK、L5、L10組看出面包硬度隨脂肪酶添加量增加而減小，原因是脂肪酶可作用于面團中的甘油三酯和磷脂，產生更多的甘油一酯和溶血磷脂等乳化劑與淀粉結合，從而阻止淀粉重結晶，延緩面包老化[9]。添加DATEM也有助于延緩面包變硬，其抗老化作用在于形成乳化劑—直鏈淀粉絡合物，延緩淀粉回生[23]。貯藏7 d后添加DATEM組的硬度比脂肪酶組小，但貯藏15 d的脂肪酶組與DATEM組無顯著差異，說明脂肪酶在稍長的貯藏期內具有與DATEM類似的抗老化效果。

字母不同表示差異顯著(P<0.05)圖1 脂肪酶和DATEM對面包貯藏過程硬度的影響Figure 1 Effects of lipase and DATEM onhardness of bread during storage

2.6 面包感官評定

面包感官評定結果(圖2)表明，添加脂肪酶或DATEM，外觀、濕潤度、柔軟度和整體可接受度的得分均提高。整體可接受度得分最高為添加脂肪酶的L10組，達到6.5分；其次為添加DATEM的DA組。添加DATEM使風味評分降低，感官評定人員反映感受到不愉悅的酸味，可能與DATEM本身的酸類風味物質如乙酸等有關[24]。

圖2 面包感官評定結果Figure 2 Sensory evaluation of bread

3 結論

脂肪酶和雙乙酰酒石酸單雙甘油酯可改善面團持氣穩定性，并且顯著增大面包比容和挺立度。相比于空白組，脂肪酶和雙乙酰酒石酸單雙甘油酯組的比容分別增大了6.7%，11.3%。引入脂肪酶和雙乙酰酒石酸單雙甘油酯可提高面包切面氣孔的氣孔表面積分率和減小分形維數。L10組比DA組的硬度和咀嚼性小，即0.01 g脂肪酶/kg面粉比雙乙酰酒石酸單雙甘油酯具有更佳的質構改良效果。面包貯藏15 d的硬度表明，添加0.01 g脂肪酶/kg面粉與0.5 g 雙乙酰酒石酸單雙甘油酯/kg面粉的抗老化效果類似。脂肪酶可改善面包烘焙品質和感官特性，而含雙乙酰酒石酸單雙甘油酯的面包則有不愉悅的酸味風味。試驗結果表明脂肪酶具有在面包中替代雙乙酰酒石酸單雙甘油酯的潛力。

致謝：感謝中糧(東莞)糧油工業有限公司提供測試儀器和指導。